Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 36 2 2 A B O x l 1 1 h 1 h 2 2 1 2 1 I x l a) ðường ñỏ là ñường dốc thẳng b) ðường ñỏ là ñường cong ñứng Hình : Sơ ñồ tính ñiểm xuyên 2.4 TRẮC NGANG ðƯỜNG ÔTÔ (Cross section – Profil en travers) Trắc ngang là hình chiếu các yếu tố của ñường lên hình chiếu thẳng góc với tim ñường. Các yếu tố trên trắc ngang gồm : - Phần xe chạy (Carriage way) - Lề ñường ( shoulder = verge) - Dải phân cách (median strip) - Dải ñất dự trữ (reserved strip) - Rãnh biên (side ditch) - Taluy (slope) và ñộ dốc taluy Ngoài ra trên mặt cắt ngang còn có thể hiện ñoạn tránh xe, làn xe phụ cho xe tải leo dốc, hành lang bảo vệ 2.4.1 BỀ RỘNG CÁC YẾU TỐ TRÊN TRẮC NGANG 1. Bề rộng phần xe chạy : ðịnh nghĩa : Phần xe chạy là bộ phận của nền ñường ñược tăng cường bằng một hay nhiều lớp vật liệu ñể chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe chạy và các ñiều kiện tự nhiên. Bề rộng phần xe chạy có ảnh hưởng trực tiếp ñến chất lượng dòng xe, tốc ñộ xe chạy, khả năng thông hành và an toàn giao thông. Bề rộng phần xe chạy phụ thuộc vào : chiều rộng số làn xe, số làn xe, tổ chức giao thông Chiều rộng của 1 làn xe Làn xe là không gian ñủ rộng ñể xe chạy nối nhau theo 1 chiều, ñảm bảo an toàn với vận tốc thiết kế, bề rộng làn xe là không gian tối thiểu ñể chứa xe và 2 khoảng dao ñộng ngang của xe Bề rộng của một làn xe phụ thuộc vào kích thước của xe, vận tốc của xe và vị trí của làn xe trong mặt ñường. Kích thước hoặc vận tốc xe càng lớn thì chiều rộng của một làn xe càng lớn. Xe có kích thước càng lớn thì vận tốc càng nhỏ và ngược lại. . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 37 B 1 2 1 1 2 2 B a a x x 1 2 1 2 c y c y B D D B a a 1 1 2 2 B 3 4 B D D D 2 3 B 2 a D 2 B a a 1 1 2 2 B 5 4 B Vì vậy khi tính chiều rộng của một làn xe chúng ta phải tính cho hai trường hợp xe con và xe tải nặng. Xét về vị trí xe trong trắc ngang mặt ñường có thể có các loại sau ñây: a) ðường có 2 làn xe: b) ðường có 4 làn xe: Hình : Mặt cắt ngang ñường 4 làn xe c) ðường có 6 làn xe: Hình : Mặt cắt ngang ñường 6 làn xe 11 11 1 2 yx ca B ++ + = (2-66) 22 22 2 2 yx ca B ++ + = (2-67) 11 11 3 2 yD ca B ++ + = (2-68) 22 22 4 2 yD ca B ++ + = (2-69) 225 2DaB + = (2-70) . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 38 Trong ñó: a : Bề rộng thùng xe(m) c : Khoảng cách tim hai bánh xe (m) x, D: Khoảng cách từ sườn thùng xe ñến làn xe bên cạnh(m) y : Khoảng cách từ tim bánh xe ngoài ñến mép phần xe chạy(m) x = y = 0,5 + 0,005V (m) D = 0,35 + 0,005V (m); V(km/h) Bảng : Bề rộng 1 làn xe theo tiêu chuẩn 4054 - 05 Cấp ñường I II III IV V VI ðịa hình ðồng bằng ðồng bằng ð. bằng Núi ðồng bằng Núi ðồng bằng Núi ðồng bằng Núi Bề rộng 1 làn xe 3.75 3.75 3.5 3.0 3.5 2.75 2.75 3.5 (1làn) 3.5 (1làn) 3.5 (1làn) 2. Số làn xe Số làn xe chạy nên chọn là chẵn, trừ trường hợp hai chiều có lượng xe chênh lệch ñáng kể hoặc có tổ chức giao thông ñặc biệt Số làn xe yêu cầu ñược xác ñịnh theo công thức sau: lth cdgio ZxN N n = (làn) (2-71) Trong ñó : n: số làn xe yêu cầu, ñược lấy tròn ñến số nguyên (làn) N cdgio : lưu lượng xe con qui ñổi trong giờ cao ñiểm ở năm tính toán (xcqñ/h) N cdgio = α .N xcngñêm (xcqñ/h) (2-72) Trong ñó: N xcngñêm : lưu lượng xe con quy ñổi trong 1 ngày ñêm ở năm tính toán (xcqñ/ngñêm) α : hệ số quy ñổi lưu lượng xe ngày ñêm về lưu lượng xe giờ cao ñiểm theo tiêu chuẩn TCVN4054-05 là α = (0,1-0,12) Z : hệ số sử dụng năng lực thông hành, phụ thuộc vào tốc ñộ xe chạy V tk ≤ 40 km/h: Z = 0,85. V tk = 60 km/h: Z = 0,55 ñối với ñường ở vùng ñồng bằng Z = 0,77 ñối với ñường ở vùng ñồi, núi . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 39 V tk ≥ 80 km/h: Z = 0,55 N lth : khả năng thông hành thực tế lớn nhất của 1 làn xe, lấy như sau : - Khi có phân cách xe chạy trái chiều và phân cách ôtô với xe thô sơ N lth =1800 (xcqñ/h.làn). - Khi có phân cách xe chạy trái chiều và không phân cách ôtô với xe thô sơ N lth =1500 (xcqñ/h.làn). - Khi không phân cách trái chiều và không phân cách ôtô với xe thô sơ N lth =1000 (xcqñ/h.làn). Thực tế chỉ dự báo ñược lưu lượng xe hỗn hợp nên phải quy ñổi ra xe con như sau : ∑ = n i ii kNN . (2-73) Trong ñó : n : số loại xe trong dòng xe N i : lưu lượng của loại xe thứ i ở năm tính toán ( xe/ng.ñêm ) K i : hệ số quy ñổi loại xe thứ i về xe con Bảng : Hệ số qui ñổi từ xe các loại ra xe con theo tiêu chuẩn 4054-05 Xe ñạp Xe máy Xe con Xe tải 2 trục và xe buýt dưới 25 chỗ Xe tải có trên 3 trục và xe buýt lớn Xe kéo moóc, xe buýt kéo moóc ðồng bằng và ñồi 0,2 0,3 1,0 2,0 2,5 3,0 Núi 0,2 0,3 1,0 2,5 3,0 4,0 Bảng : Hệ số qui ñổi từ xe các loại ra xe con theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 -2007 Tốc ñộ thiết kế, km/h Loại xe ≥ ≥≥ ≥ 60 30, 40, 50 ≤ ≤≤ ≤ 20 Xe ñạp Xe máy Xe ôtô con Xe tải 2 trục và xe buýt dưới 25 chỗ Xe tải có từ 3 trục trở lên và xe buýt lớn Xe kéo moóc và xe buýt có khớp nối 0,5 0,5 1,0 2,0 2,5 3,0 0,3 0,25 1,0 2,5 3,0 4,0 0,2 0,15 1,0 2,5 3,5 4,5 Ghi chú : 1. Trường hợp sử dụng làn chuyên dụng, ñường chuyên dụng (xe buýt, xe tải, xe ñạp ) thì không cần quy ñổi 2. Không khuyến khích tổ chức xe ñạp chạy chung làn với xe ôtô trên các ñường có tốc ñộ thiết kế ≥ 60 km/h Loại xe ðịa hình . Cụng trỡnh ủng ụtụ - B mụn ủng ụtụ ủng thnh ph TS Phan Cao Th 40 Phần xe chạy Phần xe chạy Dải phân cách Dải an toàn Dải an toàn Phần phân cách phần phân cách w phần phân cách phần phân cách dải phân cách bo bó vỉa và trồng cây, thảm cỏ, thu nớc ở giữa w dải phân cách phủ mặt ngang bằng kết hợp với barie phòng hộ. dải phân cách bo bó vỉa và đợc phủ mặt c) không bó vỉa (loại d,e,f) w phần phân cách dải phân cách bo bó vỉa và trồng cây, thảm cỏ, thu nớc 2 bên phần phân cách w b) Có bó vỉa (loại A,B,C) phần phân cách w w w phần phân cách loại a loại b loại c loại d dải phân cách phủ mặt ngang - hạ thấp thu nớc, trồng cây thảm cỏ loại e loại e dải phân cách là khoảng đất giữa 2 nền đờng dải phân cách là mái ta luy giữa 2 nền đờng loại f w phần phân cách phần phân cách w a) Phân cách đơn giản cùng cao độ với phần xe chạy, có sử dụng vạch sơn vạch sơn 3. Di phõn cỏch : Hỡnh : Cu to di phõn cỏch gia . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 41 Dải phân cách giữa: là khoảng không gian trống ñể phân cách 2 chiều xe chạy cho phép xe quay ñầu, trước công trình hầm, cầu lớn và qua ñường ở những nơi quy ñịnh. + Dải phân cách rộng <3m thường ñược sử dụng do tiết kiệm chi phí xây dựng. Phần phân cách phải phủ mặt và bao bằng bó vỉa., có thể cao hơn phần xe chạy, có thể cao bằng phần xe chạy, hoặc thấp hơn phần xe chạy. Phải cắt dải phân cách giữa ñể làm chỗ quay ñầu xe, chỗ quay ñầu xe ñược bố trí cách nhau không dưới 500 m. Về cấu tạo có thể là dải phân cách cố ñịnh hay phân cách mềm. ðối với ñường có 4 làn xe trở lên và có gia cố ở hai bên thì phải bố trí giải phân cách giữa. Kích thước tối thiểu của giải phân cách ñược cấu tạo theo bảng dưới Cấu tạo tối thiểu giải phân cách giữa theo TCVN 4054-05 Trường hợp cấu tạo Phần phân cách Phần an toàn (gia cố) Chiều rộng tối thiểu dải phân cách giữa Bằng dải phân cách bê tông ñúc sẵn, bó vỉa có lớp phủ, không bố trí trụ (cột) công trình 0,50 2x0,50 1,50 Xây bó vỉa, có lớp phủ, có bố trí trụ công trình 1,50 2x0,50 2,50 Không có lớp phủ 3,00 2x0,50 4,00 Dải phân cách bên: là khoảng không gian trống ñặt trên lề gia cố, ñể tách làn xe ñạp và xe thô sơ với làn xe cơ giới và cho phép xe quay ñầu ở những nơi qui ñịnh. Chỉ bố trí với ñường cấp II trở lên Cấu tạo của dải phân cách bên : + 2 vạch kẻ liên tục + Chôn cọc thép bắt chặt với các thanh tôn lượn sóng + Xây bó vỉa 4. Lề ñường : bao gồm có lề ñất và lề gia cố Lề ñường là dải ñất song song và nằm sát phần xe chạy Tác dụng của lề ñường : + Tăng ñộ ổn ñịnh cho mép phần xe chạy không bị phá hoại + ðể dừng xe khi cần thiết, ñể tập kết vật liệu . . . + ðể dự trữ ñất . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 42 d v v - ðối với ñường cấp III trở lên kết cấu phần lề gia cố ñược làm bằng vật liệu như lớp mặt của áo ñường. 1. Làn phụ lên dốc (Additional climbing lane) Trên các ñoạn dốc lớn (>4%), xe tải nặng và xe kéo rơmooc chạy với tốc ñộ rất thấp làm cản trở sự lưu thông của các loại xe có tốc cao như xe con, nhất là với ñường 2 làn xe năng lực thông hành giảm ñi rõ rệt. Làn phụ leo dốc thường ñược xem xét với ñường có hai làn xe không có dải phân cách giữa, ñiều kiện vượt xe bị hạn chế và phải có ñủ 3 ñiều kiện sau: ðường có dòng xe leo dốc vượt quá 200 xe/h; Lưu lượng xe tải vượt dốc vượt quá 20 xe/h; Khi ñộ dốc dọc ≥4% và chiều dài ñoạn dốc ≥ 800m. 2.4.2 TÍNH TOÁN NĂNG LỰC THÔNG HÀNH (CAPACITY) 2.4.2.1 Năng lực thông hành lý thuyết P max : Theo mô hình ñộng lực học ñơn giản với các giả thiết như sau: - Giả thiết 1: Dòng xe chỉ có một loại xe ( xe con ) - Giả thiết 2: Xe chạy trên ñường thẳng, ñộ dốc dọc bằng không, mặt ñường khô ráo, ñô nhám tốt, các xe cùng chạy với một vận tốc V, khoảng cách giữa các xe là d Năng lực thông hành : ax 1000 m V P d = (xctc/h.làn) (2-74) Trong ñó: d là khổ ñộng học của xe (khoảng cách giữa các xe) (m) V: tốc ñộ của dòng xe [km/h] * Nhóm thứ nhất (các tác giả Greenshields, Svante, Dadenkov) quan niệm: d = l x + l 1 + l 0 . (2-75) l x : Chiều dài xe l 1 : Chiều dài xe ñi ñược trong thời gian phản ứng tâm lý 6,3 1 V l = l 0 : Cư ly an toàn giữa hai xe khi dừng l 0 = 5÷ 10 m . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 43 P V P tt V o * Nhóm thứ hai (các tác giả Berman, Saar, Birulia, Alison) : ngoài các chiều dài trên còn có chiều dài hãm xe lh : d = l x + l 1 + l 0 + l h (3-13) l h : chiều dài hãm xe l h * Nhóm thứ ba (các tác giả Phinxenson, Edie ), ngoài các chiều dài trên còn có hiệu quãng ñường hãm xe của xe sau và xe trước l 2 : l 2 =S h sau -S h tr ước * Nhóm thứ tư : chủ trương xác ñịnh d bằng thực nghiệm: Nhận xét : - d là hàm bậc 2 của tốc ñộ nên khi lập quan hệ giữa V va P ta thấy lúc ñầu khi V bắt ñầu tăng thì P tăng theo nhưng qua 1 giá trị nào ñó d tăng nhanh hơn, khi ñó V tăng thì P giảm xuống - Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng giá trị tốc ñộ cho năng lực thông hành lớn nhất dao ñộng trong khoảng (30 ÷ 50)km/h, ứng với no là cực trị của năng lực thông hành lý thuyết theo mô hình ñộng lực học ñơn giản. Hình : ðồ thị xác ñịnh năng lực thông hành lý thuyết Quan ñiểm của HCM (Highway Capacity Manuel) Năng lực thông hành là số xe hợp lý thông qua một mặt cắt trong ñiều liện phổ biến về ñường và về dòng xe trong một ñơn vị thời gian, quan ñiểm này cũng nhấn mạnh ñiều kiện nhiệt ñộ, mưa nắng, sương mù, ñộ ẩm, tầm nhìn. 2.4.2.2 Năng lực thông hành thực tế Là số xe lớn nhất có thể thông qua trên một ñoạn ñường hay một mặt cắt ngang ñường trong một ñơn vị thời gian trong ñiều kiện thuận lợi nhưng có xét ñến các ñiều kiện thực tế. . Cụng trỡnh ủng ụtụ - B mụn ủng ụtụ ủng thnh ph TS Phan Cao Th 44 Nng lc thụng hnh thc t vo nhiu yu t nhng cú th tp hp thnh 3 nhúm yu t nh hng sau: - iu kin ủng - iu kin giao thụng - T chc v ủiu khin giao thụng. Trng phỏi Nga ủ ngh = = 15 1 max i itt KPP (xcqủ/h.ln) Trong ủú: P max : nng lc thụng xe ti ủa ca mt ln, P max =2000xc/h.ln K i=1, 15 cỏc h s chit gim KNTH (Tham kho cỏc h s Ki trong giỏo trỡnh TK tp 1 v trong Hng dn TK ụ tụ NXB GTVT) * Theo TCVN 4054-2005 nng lc thụng hnh ln nht N max ủc ly nh sau : + Khi cú phõn cỏch trỏi chiu v phõn cỏch ụtụ vi xe thụ s: N max =1800 (xcqủ/h/ln) + Khi cú phõn cỏch trỏi chiu v khụng phõn cỏch ụtụ vi xe thụ s: N max =1500(xcqủ/h/ln) + Khi khụng cú phõn cỏch trỏi chiu v ụtụ chy chung vi xe thụ s: N max =1000(xcqủ/h/ln) i vi ủng ủụ th tr s KNTH ủc ly theo bng sau: Loại đờng đô thị Đơn vị tính KNTH Trị số KNTH lớn nhất Đờng 2 làn, 2 chiều Xcqđ/h.2làn 2800 Đờng 3 làn, 2 chiều Xcqđ/h.3làn 4000 - 4400 (*) Đờng nhiều làn không có phân cách Xcqđ/h.làn 1600 Đờng nhiều làn có phân cách Xcqđ/h.làn 1800 Chú thích: (*) : Giá trị cận dới áp dụng khi làn trung tâm sử dụng làm làn vợt, rẽ trái, quay đầu ; giá trị cận trên áp dụng khi tổ chức giao thông lệch làn (1 hớng 2 làn, 1 hớng 1 làn) . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 45 2.4.3 Tổng hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật của ñường ôtô: lập bảng tổng hợp tất cả các tiêu chuẩn kỹ thuật của ñường (16-18 chỉ tiêu) 2.4.5 Các bản vẽ hình học của ñường ôtô: 1. Bản vẽ bình ñồ: trên ñó thể hiện vị trí tuyến, cao ñộ các cọc, với các ñường ñồng mức, các vị trí công trình thoát nước và chống ñỡ, các vị trí của ñường cong nằm theo tỷ lệ nhất ñịnh tùy theo giai ñoạn thiết kế. (1/5000; 1/10000, 1/2000; 1/1000) 2. Bản vẽ trắc dọc: thể hiện cao ñộ và lý trình tự nhiên và cao ñộ thiết kế của tuyến tại tim ñường, ñộ dốc thiết kế, thoát nước dọc và ngang, biểu ñồ tốc ñộ xe chạy lý thuyết 3. Bản vẽ trắc ngang: trắc ngang ñiển hình, trắc ngang cấu tạo và trắc ngang chi tiết thể hiện vị trí, cấu tạo của tất cả các bộ phận của ñường. . . toàn Dải an toàn Phần phân cách phần phân cách w phần phân cách phần phân cách dải phân cách bo bó vỉa và trồng cây, thảm cỏ, thu nớc ở giữa w dải phân cách phủ mặt ngang bằng kết hợp với barie. phân cách bo bó vỉa và đợc phủ mặt c) không bó vỉa (loại d,e,f) w phần phân cách dải phân cách bo bó vỉa và trồng cây, thảm cỏ, thu nớc 2 bên phần phân cách w b) Có bó vỉa (loại A,B,C) phần phân. . Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph TS Phan Cao Th 45 2.4 .3 Tổng hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật của ñường ôtô: lập bảng tổng hợp tất cả các tiêu chuẩn kỹ thuật